Kazimierz Madaliński
Działanie antybiotyków i probiotyków
na układ odpornościowy
Państwowy Zakład Higieny
Warszawa
Kazimierz Madaliński
Działanie antybiotyków i probiotyków
na układ odpornościowy
Państwowy Zakład Higieny
Warszawa
Badania interakcji A z układem odpornościowym
Aminoglikozydy
Penicyliny
Makrolidy
Tetracykliny
Cefalosporyny
Amfoterycyna B
Rodzaj A
Funkcja neutrofilów
chemotaksja fagocytoza
Ekspresja
receptorów
Fc IgG
Limfocyty
T i B
ADCC
Cytokiny
(leukopenia)
A. Jankowski / K. Zeman 2002
Efekt immunomodulacyjny A
Najbardziej wszechstronnie, na pewnym etapie, efekt ten
podsumowała grupa belgijska z Ghent – na podstawie danych
z bazy MEDLINE do 1994 r.
Badania dotyczyły 3 oddziaływań A :
5. na chemotaksję i fagocytozę neutrofilów,
6. na funkcje limfocytów,
7. na syntezę cytokin.
Wprowadzono pojęcie
liczba doniesień ‘+’ – liczba doniesień ‘-’
‘immune index’
ogólna liczba doniesień
Efekt IM jest dosyć różnorodny; oprócz przeważających doniesień
negatywnych, zaobserwowano pewne efekty (+)...
van Vlem B. – Infection 1996, 24, 275-91
Efekt immunomodulacyjny (+)
(1) Na fagocytozę:
cefodyzym, cefoksytyna, imipenem,
amfoterycyna B, klindamycyna
(1a) Na chemotaksję:
klindamycyna, cefoksytyna, imipenem
(2) Na proliferację limfocytów:
cefodyzym (najsilniejszy efekt)
(2a) Na syntezę przeciwciał:
cefodyzym
(2b) Na komórki NK:
imipenem, cefodyzym, klindamycyna
(3) Na syntezę cytokin:
erytromycyna, amfoterycyna B
van Vlem B. i wsp. – Infection 1996
Makrolidy – ich efekt na odporność
(działanie IM – nowsze prace)
Klarytromycyna (Kl) i azytromycyna (AZ)
Badano efekt na wydzielanie szeregu cytokin (IL-1 – IL-10), TNF-
α
przez
ludzkie monocyty
Najważniejszy efekt obniżający, a więc powodujący supresję:
Kl na IL-6
w 60%
Kl na TNF-
α
w 86%
AZ na IL-1-
α
w 100%
AZ na TNF-
α
w 100%
Wykazano więc silną aktywność immunomodulacyjną
Khan i wsp. (JS Remington), 1999
Makrolidy (c.d.)
W trakcie długotrwałego stosowania makrolidów, zaobserwowano
ich aktywność IM:
Działanie przeciwbakteryjne, ale także przeciwzapalne,
które zastosowano np. przy leczeniu przewlekle nawracającego
‘osteomyelitis’ (AZ),
zaobserwowano działanie wzmacniające odpowiedź limfocytów
subpopulacji Th1 (EM); próby leczenia przeciwalergicznego
wreszcie stwierdzono aktywność p-nowotworową
współczesnych makrolidów
Sato i wsp. 1999, Schilling i wsp. 2000, Williams 2001
erytromycyna - EM
Makrolidy, efekty biologiczne (c.d.)
Antybiotyki makrolidowe wykazują największy potencjał
IM (przeciwzapalny, supresyjny)
Hamują ‘wybuch tlenowy’ fagocytów (np. erytromycyna A)
Dla tych antybiotyków wylicza się IC50, tj. stężenie, które
hamuje 50% odpowiedzi neutrofilów
Na podstawie działania p-zapalnego M są skutecznie stosowane
w leczeniu uogólnionego zapalenia oskrzelików, a także jako
uzupełniająca terapia w astmie (p. też efekt na Th1)
Rubin i wsp. 2000, Abdelghaffar i wsp. 2002
Antybiotyki a układ odpornościowy
A z reguły wpływają niekorzystnie – przez bezpośrednie
działanie na komórki – lub wywoływanie dysbakteriozy
Dochodzi do zmniejszenia liczby bakterii jelitowych,
co wiąże się ze zmniejszeniem stymulacji antygenowych
W przypadkach szczególnej wrażliwości organizmu, dochodzi
do rozwoju mechanizmu ‘błędnego koła’:
zakażenie – antybiotyk – depresja układu odpornościowego –
- zwiększenie podatności na zakażenie – zakażenie - antybiotyk
A. Jankowski / K. Zeman 2002
Bakterie kwasu mlekowego (LAB)
Wpływ na układ odpornościowy, m.in. modyfikację syntezy cytokin
Zwiększenie ilości śródbłonkowych komórek
limfatycznych w proksymalnej części jelita cienkiego (dośw.)
Populacja komórek wydzielająca IL-2, IL-12, IFN-
γ
cytokiny typu Th1
Stymulacja syntezy IFN-
γ
przez ludzkie limfocyty in vitro,
a także in vivo
Solis-Pereira i wsp. Am.J.Clin.Nutr. 1997, 66, 512-25 s.
Rola IFN-
γ
- ‘immune interferon’
Definicja probiotyku
•
Są to żywe mikroorganizmy występujące w żywności
lub preparatach leczniczych, które po spożyciu korzystnie
wpływają na zdrowie gospodarza poprzez poprawę
endogennej flory jelitowej
Bakterie kwasu mlekowego
Lactic acid bacteria
Definicja prebiotyku
•
Jest to związek chemiczny lub środek spożywczy
modyfikujący środowisko przewodu pokarmowego –
by ułatwić namnażanie pożytecznych składników flory jelitowej.
•
Prebiotyki są to nietrawione oligosacharydy, które
fermentują w jelicie grubym.
•
Stosowany łącznie z probiotykiem – daje właściwy efekt.
•
Przykłady:
inulina, FOS (fosfooligosacharyd).
Jak to się zaczęło? (Słowianie potrafią!)
Leczenie zaburzeń jelitowych niemowląt za
pomocą hodowli ‘Bacillus lactis aerogenem’,
Zbadano 18 chorych niemowląt, a 6 poddano
eksperymentalnej terapii,
Serwatkę wyjałowioną rozlewano do probówek i ponownie
wyjałowiono. Do porcji w probówce dodawano 24-godz.
hodowlę „Bacillus lactis aerogenem’ i podawano
niemowlętom wraz z pokarmem:
> 3 probówki/dziennie
Ilja Metchnikoff, Fagocytoza – 1906
(J. Brudziński, Przegl. Lek. Nr 48 i 49, 1899)
Rozumowanie J. Brudzińskiego
Wprowadzając do jelit dziecka bakterie
niechorobotwórcze, fizjologicznie przebywające w
przewodzie pokarmowym – chcemy zniszczyć odmianę
bakterii (Proteus vulgaris), obcą i szkodliwą dla tego
przewodu.
Jednym słowem – w walce o byt bakterii chcemy wesprzeć
odmianę nieszkodliwą, korzystną dla przewodu pokarmowego.
Działanie Bacillus lactis aerogenem wytwarza z cukru
kwas, który przeszkadza w rozwoju Proteusa.
Historia badań probiotyków
(Brudziński, Miecznikow, Zychowicz i in.)
Naukowcy rosyjscy na początku lat 80. wiązali
występowanie alergii pokarmowej z nieprawidłową mikroflorą
jelit (Shaternikov, 1982).
Zaobserwowano następnie, że podanie mieszaniny
Propionibacterium i Lactobacillus acidoph. przyspiesza
ustępowanie objawów alergii pokarmowej (Lascutova, 1985).
Potem zaś, że ochotnicy przyjmujący jogurt mają stężenie
IgE
⇓
i
⇓
częstość występowania alergii/Trapp’93
Stosowanie mleka acidofilnego w ognisku epid.
czerwonki (Shigella sonnei) u dzieci
Przedstawiono pomyślny wynik zastosowania w diecie dzieci
kultury bakteryjnej Lact. acidophilus w celu opanowania
endemii czerwonki (Shigella sonnei) w Domu Małych Dzieci
(woj. olsztyńskie).
Kulturę podawano w dawce 20-150 ml dziennie przez okres ½ roku.
W poprzednich latach zastosowanie ogólnie przyjętych metod
zwalczania zakażenia było nieskuteczne.
Zychowicz C. i wsp. Ped. Pol. 1975, 50, 429-35.
Mechanizm działania mleka acidofilnego u dzieci
zakażonych Shigella
•
Badania doświadczalne wykazały zabijanie przez
L. acidophilus pałeczek Shigella, Salmonella itp.
•
Po spożyciu i rozwoju pałeczek kwasu mlekowego obniża
się pH treści żołądkowej i jelitowej i zwiększają się ich
właściwości bakteriobójcze.
•
L. acidophilus działa korzystnie na motorykę jelita.
•
Właściwości odżywcze mleka acidofilnego ogólnie
wzmacniają dziecko. Następuje mniejsze zużycie kwasu
solnego, a wolny kwas warunkuje dobre wchłanianie Ca
++
,
P+ i Fe
+++
.
Badania i wdrożenia polskie
•
Prace badawcze, prowadzone do uruchomienia w Polsce
produkcji mleka bifido-acidofilnego (modyfikowane
enzymatycznie),
•
Dwa wyselekcjonowane szczepy: Bidid. + Lactobacillus
o zawartości żywych komórek
10
6
/ml
,
•
Przeznaczenie dla: dzieci z nietolerancją cukru mlekowego;
słabo rozwijających się; dzieci i dorosłych poddanych
antybiotykoterapii; osób starszych.
(Maria Bielecka i wsp., 1999)
Właściwości immunomodulacyjne
Podanie doustnie myszkom bakterii szczepu: Lactobacillus casei
Shirota (LcS)
Stymulowało komórki Th1 (helper),
Aktywowało odporność komórkową,
Hamowało syntezę IgE,
Wzmacniało syntezę IgG anty-grypie,
Hamowało powstanie nowotworów.
Czasopismo: Antonie van Leeuwenhoek, 1999, 76, 383-89
Wykorzystanie probiotyków jako
immunomodulatorów
Stany po napromieniowaniu i chemioterapii w leczeniu nowotworów
Długotrwałe leczenie pacjentów po przeszczepach szpiku kostnego
i innych narządów
Stany po długotrwałej antybiotykoterapii
Biegunki, szczególnie infekcyjne
Okres immunizacji osób trudnych do uodpornienia, np. chorzy
z białaczką, chłoniakami; przewlekłą niewydolnością nerek i wątroby
Indukcja tolerancji limfocytów T – choroby autoimmunizacyjne
Probiotyki – zastosowanie
w pierwotnym zapobieganiu chorobie atopowej
•
Założenia: Teoria ‘higieniczna’ zakłada, że wzrost
częstości chorób atopowych w krajach wysokiej cywilizacji
zależy od zmniejszającej się ekspozycji na drobnoustroje
we wczesnym okresie życia,
•
Podjęto badania wpływu Lactobacillus GG (szczep efektywny
i bezpieczny we wczesnym okresie życia) na występowanie
chorób atopowych.
Kalliomaeki i wsp., Lancet, April 2001
Wykonanie badań
•
Kwalifikacja kobiet w ciąży (matek)
•
mające > 1 krewnego (1 stopnia) z wypryskiem atopowym,
alergicznym zapaleniem nosa lub astmą
•
159 matek losowanych komputerowo, otrzymywało przez 2 – 4 tyg.
przed porodem:
1 x 10
6
CFU/dziennie
2 kaps. placebo
Lactobacillus GG
•
po porodzie, matki karmiące piersią dalej otrzymywały kapsułki, lub
dzieci (w formie rozp. w wodzie, łyżeczką)
•
podawanie kapsułek kontynuowano po urodzeniu przez 6 miesięcy
Wyniki badań
Ocena:
132 ze 159 badanych (83%) można było ocenić po 2 latach,
W tym czasie wyprysk atopowy rozpoznano u 46 ze 132 dzieci (35%);
dalej – astma u 6 i alergiczne zapalenie nosa u 2 z tych dzieci,
Częstość wyprysku alergicznego w grupie ‘probiotyki’ stanowiła
połowę tegoż w grupie ‘placebo’:
(23%) vs (46%).
Tak więc:
Lactobacillus rhamnosus GG był efektywny w zapobieganiu wczesnej
chorobie atopowej u niemowląt wysokiego ryzyka.
Lancet 2001, 357, 1076-79
Komentarz do pracy Kalliomaeki (2001) (1)
1. Rytm podania probiotyków: 2-4 tygodni przed porodem
potem 6 miesięcy – noworodkom po urodzeniu
wytwarza zbieżność między dziecięcą a matczyną florą przewodu
pokarmowego.
2. Istnieją istotne różnice w populacji światowej
między uprzywilejowanymi (skłonnymi do alergii) a noworodkami
ze stref biedniejszych (tzw. Trzeci Świat) – w którym jest więcej
Biofidobact. i Lactobacillus.
Komentarz do pracy Kalliomaeki (2001) (2)
3. Postęp cywilizacyjny niesie bowiem zastąpienia naturalnej flory
przewodu pokarmowego – szczepami szpitalnymi, m.in. przez
procedury takie jak cięcia cesarskie, czy przyjęcie przyszłej matki
na oddziały patologii ciąży, czy opieki specjalistycznej.
Tymczasem naturalne limfocyty siary winny być zdominowane
przez limfocyty T pochodzące z przewodu pokarmowego
o receptorach
γδ
i integrynie
β
7.
Przykłady napojów nowej generacji
Acidophilus milk (wiele krajów Europy):
Lactobacillus acidophilus, Leuconostoc mesenteroides
Laktokoki
Bioghurt
(niemcy)
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus thermophilus
Yakuly
(Japonia, Holandia):
Lactobacillus paracasei (Shirota)
Lactobacillus rhamnosus
Actimel (Lactobacillus casei – ‘defensis’)
m.in. Z Libudzisz, Żywienie człowieka i metabol., 1999, 26, supl. 1, 5-13